传热学-第五章3-4

第五章

复习题

1、试用简明的语言说明热边界层的概念。

答：在壁面附近的一个薄层内，流体温度在壁面的法线方向上发生剧烈变化，而在此薄层之外，流体的温度梯度几乎为零，固体表面附近流体温度发生剧烈变化的这一薄层称为温度边界层或热边界层。

2、与完全的能量方程相比，边界层能量方程最重要的特点是什么？

答：与完全的能量方程相比，它忽略了主流方向温度的次变化率22xA，因此仅适用于边界层内，不适用整个流体。

3、式（5—4）与导热问题的第三类边界条件式（2—17）有什么区别？

答：0yytth（5—4） )()(fwtthht （2—11）

式（5—4）中的h是未知量，而式（2—17）中的h是作为已知的边界条件给出，此外（2—17）中的为固体导热系数而此式为流体导热系数，式（5—4）将用来导出一个包括h的无量纲数，只是局部表面传热系数，而整个换热表面的表面系数应该把牛顿冷却公式应用到整个表面而得出。

4、式（5—4）表面，在边界上垂直壁面的热量传递完全依靠导热，那么在对流换热中，流体的流动起什么作用？

答：固体表面所形成的边界层的厚度除了与流体的粘性有关外还与主流区的速度有关，流动速度越大，边界层越薄，因此导热的热阻也就越小，因此起到影响传热大小

5、对流换热问题完整的数字描述应包括什么内容？既然对大多数实际对流传热问题尚无法求得其精确解，那么建立对流换热问题的数字描述有什么意义？

答：对流换热问题完整的数字描述应包括：对流换热微分方程组及定解条件，定解条件包括，（1）初始条件 （2）边界条件 （速度、压力及温度）建立对流换热问题的数字描述目的在于找出影响对流换热中各物理量之间的相互制约关系，每一种关系都必须满足动量，能量和质量守恒关系，避免在研究遗漏某种物理因素。

基本概念与定性分析

5-1 、对于流体外标平板的流动，试用数量级分析的方法，从动量方程引出边界层厚度的如下变化关系式： xxRe1~

1 传热学主要知识点

1. 热量传递的三种基本方式。

热量传递的三种基本方式：导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。 2 2．导热的特点。

a 必须有温差；b 物体直接接触；c 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量；d 在引力场下单纯的导热一般只发生在密实的固体中。

微观导热机理 气体 气体分子无规则的热运动

固体 导电固体：自由电子的运动

非导电固体：晶格振动

液体 3 3.对流（热对流）(Convection)的概念。

流体中（气体或液体）温度不同的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。

4对流换热的特点。

当流体流过一个物体表面时的热量传递过程，它与单纯的对流不同，具有如下特点：

a 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程

b 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须有温差

c 壁面处会形成速度梯度很大的边界层 5.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。

W )(tthAΦw2mW )(

fwtthAΦq 4 6. 热辐射的特点。

a 任何物体，只要温度高于0 K，就会不停地向周围空间发出热辐射；

b 可以在真空中传播；

c 伴随能量形式的转变；

d 具有强烈的方向性；

e 辐射能与温度和波长均有关；

f 发射辐射取决于温度的4次方。 5 7.导热系数, 表面传热系数和传热系数之间的区别。导热系数：表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度关。

表面传热系数：当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量。影响h因素：流速、流体物性、壁面形状大小等。传热系数：是表征传热过程强烈程度的标尺，不是物性参数，与过程有关。

常温下部分物质导热系数：银：427；纯铜：398；纯铝：236；普通钢：30-50；水：0.599；空气：0.0259；保温材料：<0.14；水垢：1-3；烟垢：0.1-0.3。

传热学第七版知识点总结

● 绪论

● 热传递的基本方式

● 导热（热传导）

● 产生条件

● 有温差

● 有接触

● 导热量计算式

● 重要的物理量Rt—热阻

● 热对流

● 牛顿冷却公式

● h—表面传热系数

● Rh—既1➗h—单位表面积上的对流传热热阻

● 热辐射

● 斯蒂芬—玻尔茨曼定律

● 黑体辐射力Eb

● 斯蒂芬—玻尔茨曼常量（5678）

● 实际物体表面发射率（黑度）

● 传热过程

● k为传热系数p5

● 第一章：导热理论基础

● 基本概念

● 温度场

● t=f（x，y，z，t）

● 稳态导热与非稳态导热

● 等温面与等温线（类比等高线）

● 温度梯度

● 方向为法线

● gradt

● 指向温度增加的方向

● 热流（密度）矢量

● 直角坐标系

● 圆柱坐标系

● 圆球坐标系

● 傅里叶定律

● 适用条件：各向同性物体

● 公式见p12

● 热导率

● 注意多孔材料的导温系数

● 导热微分方程式

● 微元体的热平衡

● 热扩散率

● 方程简化问题p19

● 有无穷多个解

● 导热过程的单值性条件

● 几何条件

● 物理条件

● 导热过程的热物性参数

● 时间条件

● 也叫初始条件

● 边界条件

● 第一类边界条件

● 已知温度分布

● 第二类边界条件

● 已知热分布

● 第三类边界条件

● 已知tf和h

● 第二章：稳态导热

● 通过平壁的导热

● 第一类边界条件

● 温度只沿厚度发生变化，H和W远大于壁厚

● 第三类边界条件

● 已知tf1和2，h1和2

● 通过复合平壁的导热

● 具有内热源的平壁导热

● 通过圆筒壁的导热

● 公式见p37

● 掌握计算公式及传热过程

● 掌握临界热绝缘直径dc

● 通过肋壁的导热

● 直肋

● 牛顿冷却公式

● 环肋

● 肋片效率

● 通过接触面的导热

● 了解接触热阻Rc

● 二维稳态导热

● 了解简化计算方法

● 形状因子S

传热学主要知识点

1. 热量传递的三种基本方式。

热量传递的三种基本方式：导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。2．导热的特点。

a 必须有温差；b 物体直接接触；c 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量；d 在引力场下单纯的导热一般只发生在密实的固体中。3.对流（热对流）(Convection)的概念。

流体中（气体或液体）温度不同的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。

4对流换热的特点。

当流体流过一个物体表面时的热量传递过程，它与单纯的对流不同，具有如下特点：

a 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程

b 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须有温差

c 壁面处会形成速度梯度很大的边界层 5.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。

6. 热辐射的特点。

a 任何物体，只要温度高于0 K，就会不停地向周围空间发出热辐射；

b 可以在真空中传播；

c 伴随能量形式的转变；

d 具有强烈的方向性；

e 辐射能与温度和波长均有关；

f 发射辐射取决于温度的4次方。 7.导热系数, 表面传热系数和传热系数之间的区别。导热系数：表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度关。

表面传热系数：当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量。影响h因素：流速、流体物性、壁面形状大小等传热系数：是表征传热过程强烈程度的标尺，不是物性参数，与过程有关。

第三章 非稳态导热1．非稳态导热的分类。

周期性非稳态导热和瞬态非稳态导热2．Bi 准则数, Fo准则数的定义及物理意义。

Bi 准则数：/1/hBih物体内部导热热阻物体表面对流换热热阻； W )(tthAΦw2mW )(

fwtthAΦqFo准则数：2,aFo是非稳态导热过程的无量纲时间。